Synthetische Treibstoffe 11.02.2020, 09:17 Uhr

Strenge Emissionsgrenzwerte: Die Lösung heißt Methanol

Nahe Köln steht eine großtechnische Demonstrationsanlage, die einen klimaneutralen Spritzusatz herstellt. Die Technik stammt aus Island. Sie könnte helfen, die künftigen strengen Emissionsgrenzwerte für Fahrzeuge einzuhalten.

Grüner tanken. Tanksäule mit Gras und Feldern

Grüner tanken.

Foto: panthermedia.net/Christoph Jungbluth

Anders als Ethanol, das aus essbaren Pflanzen gewonnen wird, ist Methanol eine ideale Beimischung zu Benzin oder auch Diesel. Denn Methanol lässt sich aus Strom und Kohlendioxid herstellen, das aus der Luft oder den Rauchgasen von fossilen Kraftwerken gewonnen wird. In Bergheim-Niederaußem nahe Köln steht auf dem Gelände des dortigen RWE-Braunkohlekraftwerks die mit einer Tageskapazität von einer Tonne – gewonnen aus 1,5 Tonnen Kohlendioxid – größte Anlage dieser Art in Europa. Sie arbeitet mit einer Technik des isländischen Unternehmens Carbon Recycling International aus der Hauptstadt Reykjavik, das in Island bereits seit Jahren eine große Demonstrationsanlage betreibt.

Spezialmembran könnte die Ausbeute erhöhen

Möglicherweise lässt sich die Produktivität des Verfahrens noch verbessern. Wissenschaftler des Rensselaer Polytechnic Institute in Troy im US-Bundesstaat New York haben eine Membran entwickelt, die ein Produktionshindernis beseitigt. Während der Synthese von Kohlendioxid und Wasserstoff, der in einem Elektrolyseur mit Strom aus Wind, Sonne und anderen erneuerbaren Quellen gewonnen wird, entsteht als Nebenprodukt Wasser. Dieses senkt die Effektivität.

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Miao Yu, der die Stiftungsprofessur für chemisches und biologisches Engineering innehat und Mitglied des Zentrums für Biotechnologie und interdisziplinäre Studien ist, hat die Membran mit seinem Team entwickelt. Sie besteht aus Zeolithen, das sind hochporöse mineralische Kristalle, in die Natriumionen eingebettet sind. Diese Anordnung bildet Nanokanäle, durch die das Wasser abfließen kann.

„Türsteher“ lässt nur Wassermoleküle passieren

Man kann es sich so vorstellen: Die Natriumionen stehen am Ausgang und erlauben es nur den Wassermolekülen zu passieren“, sagt Yu. Die für die Synthese wichtigen Gase dagegen würden blockiert. Membranen dieser Art sind nicht völlig neu, in der Bauweise von Yu dagegen schon. Während sie früher viele Defekte aufwies, die es Gasen teilweise ermöglichte zu entkommen, sind die Schotten jetzt dicht. Das bedeutet, dass mehr Kohlendioxid umgesetzt und die Methanolausbeute höher ist. Ein wichtiger Aspekt, denn die Herstellung des giftigen Alkohols aus Erdgas ist deutlich wirtschaftlicher.

„Letztendlich“, meint Reinhold Elsen, Leiter Forschung und Entwicklung von RWE Power, „werden die politischen Weichenstellungen für die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten dieses Verfahrens entscheidend sein.“ Womit er wohl meint, dass die – umweltpolitisch erwünschte – Konkurrenzfähigkeit nur politisch hergestellt werden kann.

Breite internationale Beteiligung

Die Europäische Union hat das MefCO2 genannte Projekt mit 8,6 Millionen Euro gefördert. Beteiligt waren das spanische Unternehmen i-deals, der Anlagenbauer Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe, die Carbon Recycling International, die Universität Genua, der belgische Firma Elektrolyseur-Produzent Hydrogenics, das Staatliche Chemie-Institut Sloweniens, das Katalyse-Institut aus der walisischen Hauptstadt Cardiff, die Universität Duisburg-Essen und eben RWE.

Synthetische Kraftstoffe wie Methanol, die klimaneutral hergestellt und genutzt werden, sind für den Straßenverkehr äußerst wichtig. Elektro-Pkw kommen nicht so richtig aus den Startlöchern, und Elektro-Lkw haben kaum eine Chance, trotz einiger Versuche. Die Last der Batterien wäre so groß, dass die Zuladung massiv reduziert wird. Die Folge wäre eine zusätzliche Zunahme des Lkw-Verkehrs. Eher ginge es mit der Produktion des Stroms in bordeigenen Brennstoffzellen.

Der Dieselmotor wird umweltverträglicher

Die einfachste Lösung wäre die Beibehaltung des Verbrennungsmotors, doch die Europäische Union hat beschlossen, die zulässigen Emissionen der Lkw bis 2030 um stolze 30 % zu senken. Mit Methanol und weiteren Fortschritten bei der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs könnte es gelingen. Ohne Importe wäre es jedoch kaum möglich. So viel Wind und Sonne, wie zusätzlich gebraucht würde, um eine Methanolproduktion im großen Stil aufzubauen, lässt sich in Deutschland kaum ernten.

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Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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